JP2007056861A - 電磁アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 バネ室はクリアランスを介して呼吸するが、バネ室の呼吸を容易にするためにクリアランスを大きくすると、アーマチャの磁気吸引力が低下する。
【解決手段】 プッシュロッド２６の上部に、アーマチャ４４の上側と下側とを連通する呼吸通路５１を形成する。この呼吸通路５１の通路面積を大きくしても、クリアランスＡを狭く保つことができる。呼吸通路５１により、バネ室４３の容積変動が容易となるため、アーマチャ４４の磁気吸引力の低下を招くことなく、アーマチャ４４およびプッシュロッド２６の応答性を向上することができる。また、呼吸のための通路面積が大きくなるため、呼吸によって流れる燃料の流速が遅くなり、エロージョンの発生を抑えることができる。さらに、プッシュロッド２６に呼吸通路５１を設けるだけで済み、コスト上昇を抑えることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アーマチャの径方向にクリアランス（サイドギャップ）を備える電磁アクチュエータに関する。

（従来技術）
アーマチャの径方向にクリアランスを備える電磁アクチュエータの一例を図１（ａ）を参照して説明する。図１（ａ）に示す電磁アクチュエータは、コモンレール式燃料噴射装置のコモンレールの実レール圧を減圧調整する減圧弁１１に搭載されたものである。
この減圧弁１１の電磁アクチュエータ４２は、軸方向に摺動可能に支持されたプッシュロッド２６に軸方向の変位力を与えるものであり、通電により磁力を発生するコイル４６と、プッシュロッド２６に固定されて、プッシュロッド２６と一体に軸方向へ変位可能に支持される磁性部材よりなるアーマチャ４４と、コイル４６の発生した磁力によりアーマチャ４４を軸方向へ磁気吸引する磁気吸引部４７と、アーマチャ４４の外周を覆うとともに、アーマチャ４４の間にクリアランスＡを介して配置され、コイル４６の発生した磁力を径方向からアーマチャ４４と受け渡す磁気受渡部４８とを備える（例えば、特許文献１）。

（従来技術の問題点）
アーマチャ４４が軸方向に変位すると、アーマチャ４４の磁気吸引部４７側の室内（この例では、アーマチャ４４を閉弁方向に付勢するバネ手段４１が配置されたバネ室４３）の容積が変化する。このバネ室４３は、クリアランスＡを介して呼吸（容積変動）するものであり、クリアランスＡを流体（燃料）が流れることで、バネ室４３の容積が変化してアーマチャ４４が軸方向へ変位する。

クリアランスＡは、コイル４６の発生した磁力が径方向で受け渡す部位であるため、クリアランスＡが大きくなると、アーマチャ４４に与えられる磁力が低下して、アーマチャ４４の磁気吸引力が低下する。このため、クリアランスＡは、大きくすることができない。
このように、クリアランスＡは、大きくすることができないため、クリアランスＡによる燃料の流路面積が小さく、流通抵抗が大きい。このため、バネ室４３の呼吸が妨げられる結果となり、アーマチャ４４およびプッシュロッド２６の応答性（可動性）が阻害される。
また、狭いクリアランスＡを通って流体（燃料）が流れるため、クリアランスＡを流れる流体の流速が速く、アーマチャ４４の端面にエロージョンによる損傷が発生する可能性がある。

なお、上記では、発明の背景技術を減圧弁１１に適用された電磁アクチュエータ４２を例に説明したが、アーマチャの径方向にクリアランスを備える他の電磁アクチュエータであっても、同様の問題が生じる。
特開２００１ー１８２６３８号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アーマチャの磁気吸引力の低下を招くことなく、アーマチャの応答性を向上できる電磁アクチュエータの提供にある。

［請求項１の手段］
請求項１の手段を採用する電磁アクチュエータは、アーマチャを含む可動部に、アーマチャの磁気吸引部側の端面からの呼吸通路が設けられる。
この呼吸通路によって、アーマチャの磁気吸引部側と、アーマチャの磁気吸引部の異なる側との呼吸が成されるため、クリアランスを狭く保ったまま、呼吸のために流れる流体の流通抵抗を小さくできる。これにより、アーマチャによって区画される室内の容積変動が容易となり、アーマチャを含む可動子の応答性を向上することができる。
また、呼吸のために流れる流体の通路面積が大きくなるため、流体の流速が遅くなり、アーマチャの端面のエロージョンの発生を抑えることができる。

［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用する電磁アクチュエータにおける呼吸通路は、アーマチャの中心を軸方向に貫通して固定されたシャフトに形成されるものである。

［請求項３の手段］
請求項３の手段を採用する電磁アクチュエータにおける呼吸通路は、アーマチャにおいて軸方向に貫通して形成されるものである。

［請求項４の手段］
請求項４の手段を採用する電磁アクチュエータにおける呼吸通路の磁気吸引部側は、バネ室を区画するステータの内周面を径方向に跨ぐように開口するものである。
これにより、呼吸通路を常にバネ室内と連通させることができる。

［請求項５の手段］
請求項５の手段を採用する電磁アクチュエータは、複数の呼吸通路の中心軸を結んだ仮想円の直径寸法をφＤ１、アーマチャに付勢力を与える圧縮コイルスプリングの外径寸法をφＤ２、バネ室の内径寸法をφＤ４とした場合、φＤ２≦φＤ１≦φＤ４の関係を満足するものである。
これにより、呼吸通路を常にバネ室内と連通させることができるとともに、各呼吸通路がアーマチャにおける磁路面積（ステータに軸方向に対向して磁路を形成する面積）を小さくする不具合を回避できる。

［請求項６の手段］
請求項６の手段を採用する電磁アクチュエータにおける複数の呼吸通路の中心軸は、複数の呼吸通路の中心軸を結んだ仮想円上において等間隔に配置されている。
これにより、アーマチャの吸引バランスを呼吸通路が乱す不具合を回避できるとともに、呼吸通路を通過する流体の抵抗がアーマチャに与えるバランス乱れを回避でき、アーマチャに傾斜や偏心が生じるのを回避できる。

［請求項７の手段］
請求項７の手段を採用する電磁アクチュエータは、流路の開閉あるいは流路を通過する流体の流量調整を行う弁体を軸方向へ駆動するものである。
即ち、バルブ装置の電磁アクチュエータに適用されるものであり、弁体の応答性を向上することができる。また、バルブ装置において、アーマチャの端面のエロージョンの発生を抑えることができ、バルブ装置の信頼性を高めることができる。

［請求項８の手段］
請求項８の手段を採用する電磁アクチュエータは、コモンレール式燃料噴射装置において高圧燃料を蓄えるコモンレールの実レール圧を減圧調整可能な減圧弁の駆動手段である。
このように、減圧弁に適用されることにより、減圧弁の応答性を向上させることができ、実レール圧を素早く低下させることができる。また、減圧弁において、アーマチャの端面のエロージョンの発生を抑えることができ、減圧弁の信頼性を高めることができる。

最良の形態１の電磁アクチュエータは、通電により磁力を発生するコイルと、軸方向に変位可能に支持される磁性部材よりなるアーマチャと、コイルの発生した磁力によりアーマチャを軸方向へ磁気吸引する磁気吸引部と、アーマチャの外周を覆い、アーマチャとの間にクリアランスを介して配置され、コイルの発生した磁力を径方向からアーマチャと受け渡す磁気受渡部とを備える。
そして、アーマチャを含む可動部には、アーマチャの磁気吸引部側の端面からの呼吸通路が設けられている。

電磁アクチュエータを減圧弁に適用した実施例１を図面を参照して説明する。なお、この実施例１では、先ず「コモンレール式燃料噴射装置の基本構成」においてコモンレール式燃料噴射装置の概略構成、および従来構造の減圧弁を説明し、その後で「実施例１の特徴」において本発明が適用された減圧弁を説明する。

［コモンレール式燃料噴射装置の基本構成］
コモンレール式燃料噴射装置を図２を参照して説明する。
図２に示すコモンレール式燃料噴射装置は、４気筒のエンジン（例えばディーゼルエンジン：図示しない）に燃料噴射を行う噴射システムであり、コモンレール１、インジェクタ２、サプライポンプ３、制御装置４等から構成されている。この制御装置４は、ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）４ａとＥＤＵ（駆動ユニット）４ｂから構成されるものであり、図２ではＥＣＵ４ａとＥＤＵ４ｂを別搭載する例を示すが、１つのケース内にＥＣＵ４ａとＥＤＵ４ｂを配置するものであっても良い。

コモンレール１は、インジェクタ２に供給する高圧燃料を蓄圧する蓄圧容器であり、連続的に燃料噴射圧に相当するレール圧が蓄圧されるようにポンプ配管（高圧燃料流路）６を介して高圧燃料を吐出するサプライポンプ３の吐出口と接続されるとともに、各インジェクタ２へ高圧燃料を供給する複数のインジェクタ配管７が接続されている。

コモンレール１から燃料タンク８へ燃料を戻すリリーフ配管９には、減圧弁１１（バルブ装置の一例）が取り付けられている。この減圧弁１１は、コモンレール１内の実レール圧ＰＣｉが、ＥＣＵ４ａの算出する目標レール圧ＰＣ０より高い時に開弁して、実レール圧ＰＣｉを素早く目標レール圧ＰＣ０に下げるものである。
この減圧弁１１の詳細は後述する。

サプライポンプ３は、コモンレール１へ高圧燃料を圧送する燃料ポンプであり、燃料タンク８内の燃料を燃料フィルタ８ａを介して吸引するフィードポンプと、このフィードポンプによって吸い上げられた燃料を高圧に圧縮してコモンレール１へ圧送する高圧ポンプとを搭載しており、フィードポンプおよび高圧ポンプは共通のカムシャフトによって駆動される。なお、このカムシャフトは、エンジンによって回転駆動されるものである。
また、サプライポンプ３には、高圧ポンプに吸引される燃料の量を調整するＳＣＶ（吸入調量弁）１２が搭載されており、このＳＣＶ１２が制御装置４によって調整されることにより、コモンレール１に蓄圧される実レール圧ＰＣｉが調整される。

ＥＣＵ４ａには、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭ、ＳＲＡＭまたはＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路、電源回路等の機能を含んで構成されている周知構造のマイクロコンピュータが設けられている。そして、ＥＣＵ４ａに読み込まれたセンサ類の信号（エンジンパラメータ：乗員の運転状態、エンジンの運転状態等に応じた信号）に基づいて各種の演算処理を行うようになっている。
なお、ＥＣＵ４ａに接続されるセンサ類には、コモンレール１に蓄圧された実レール圧ＰＣｉを検出レール圧ＰＣｋとして検出するレール圧センサ１３の他に、アクセル開度を検出するアクセルセンサ、エンジン回転数を検出する回転数センサ、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサ、インジェクタ２に供給される燃料の温度を検出する燃料温度センサ、およびその他のセンサ類がある。

（インジェクタ制御系）
ＥＣＵ４ａは、インジェクタ２の制御プログラムとして、燃料の噴射毎に、ＲＯＭに記憶されたプログラムと、ＲＡＭに読み込まれたセンサ類の信号（車両の運転状態）とに基づいて、噴射形態を決定する「噴射形態決定手段」、各噴射毎の目標噴射量を算出する「目標噴射量算出手段」、各噴射毎の噴射開始時期を算出する「目標噴射時期算出手段」を備える。
「噴射形態決定手段」は、現運転状態に応じたインジェクタ２の噴射形態（単噴射、マルチ噴射など）の決定を行う制御プログラムである。
「目標噴射量算出手段」は、現運転状態に応じた目標噴射量を求め、この目標噴射量を得るための指令インジェクタ駆動時間を求める制御プログラムである。
「目標噴射時期算出手段」は、現運転状態に応じた目標噴射時期を求め、この目標噴射時期に噴射を開始させるための噴射指令タイミングを求める制御プログラムである。

（レール圧制御系）
ＥＣＵ４ａは、コモンレール１に蓄圧される実レール圧ＰＣｉの制御プログラムとして、ＲＯＭに記憶されたプログラムと、ＲＡＭに読み込まれたセンサ類の信号（車両の運転状態）とに基づいて目標レール圧ＰＣ０を算出する「目標レール圧算出手段」、算出された目標レール圧ＰＣ０に基づいてＳＣＶ１２の通電量を制御する「ＳＣＶ制御手段」、目標レール圧ＰＣ０に基づいて減圧弁１１の通電量を算出する「減圧弁制御手段」を備える。
「目標レール圧算出手段」は、現運転状態に応じてマップあるいは計算式等を用いて目標レール圧ＰＣ０を求めるプログラムである。
「ＳＣＶ制御手段」は、ＳＣＶ１２に与える通電量を算出するものであり、レール圧センサ１３で読み取られる検出レール圧ＰＣｋが目標レール圧ＰＣ０となるＳＣＶ開度を算出し、そのＳＣＶ開度がＳＣＶ１２で得られるように、ＳＣＶ駆動回路に開弁信号（例えば、ＰＷＭ信号）を発生させる制御プログラムである。

「減圧弁制御手段」には、オープン制御によって減圧弁１１に与える通電量を算出する「開弁圧オープン制御」と、フィードバック制御によって減圧弁１１に与える通電量を算出する「流量フィードバック制御」とがある。

「開弁圧オープン制御」は、減圧弁１１の閉弁する力を制御することで、減圧弁１１が閉弁状態から開弁状態に切り替わる開弁圧を制御するものであり、開弁圧が目標レール圧ＰＣ０となる通電量を算出し、その通電量が減圧弁１１に与えられるように、ＥＤＵ４ｂに設けられた減圧弁駆動回路に開弁圧設定信号（例えば、ＰＷＭ信号）を発生させる制御プログラムである。
一方、「流量フィードバック制御」は、レール圧センサ１３で読み取られる検出レール圧ＰＣｋが目標レール圧ＰＣ０となる減圧弁開度を算出し、その減圧弁開度が減圧弁１１で得られる通電量を算出し、その通電量が減圧弁１１に与えられるように、ＥＤＵ４ｂに設けられた減圧弁駆動回路に開弁圧設定信号（例えば、ＰＷＭ信号）を発生させる制御プログラムである。
「開弁圧オープン制御」と「流量フィードバック制御」のどちらが用いられるものであっても良い。

（減圧弁１１の説明）
次に、従来構造の減圧弁１１を図１（ａ）を参照して説明する。なお、以下では、図１の下側（閉弁方向）を下と称し、図１の上側（開弁方向）を上と称して説明するが、上下方向は説明のためのものであり、実際の組付方向とは関連のないものである。
減圧弁１１は、開閉バルブ２１と、この開閉バルブ２１を開閉駆動する駆動手段２２とを一体に設けたものであり、開閉バルブ２１は、締結筒２３、ブッシュバルブ２４、ボディバルブ２５、プッシュロッド２６を備える。

締結筒２３は、ヨーク５０（後述する）の下面にヨーク５０と同芯に形成された筒形状を呈するものであり、その外周面にはコモンレール１に形成された雌ネジに螺合する雄ネジ２７が形成されている。締結筒２３の内部には、ブッシュバルブ２４の上部が嵌め入れられて、ブッシュバルブ２４が締結筒２３にセンタリングされる構造になっており、締結筒２３の下端をカシメることで、ブッシュバルブ２４が締結筒２３内に固定される。
なお、ブッシュバルブ２４とヨーク５０（後述する）との軸方向の間に挟まれて配置されるリングプレートはストッパ３１であり、プッシュロッド２６が上方にリフトした際に、プッシュロッド２６の途中に形成された段差に当接してプッシュロッド２６のリフト量を規制して、アーマチャ４４（後述する）が磁気吸引部４７（後述する）に当接するのを防ぐものである。

ブッシュバルブ２４は、コモンレール１内に挿入されるものであり、有底の円筒形状を呈し、上述したように、締結筒２３に固定される。ブッシュバルブ２４の底部の中心には、コモンレール１内と連通する高圧燃料の導入口３２が形成されている。また、ブッシュバルブ２４の筒部には、内外を貫通し、外周側が低圧燃料通路（リリーフ配管９に連通する通路）に連通する第１径方向穴３３が形成されている。

ボディバルブ２５は、ブッシュバルブ２４内に挿入されてセンタリングされるものであり、有底の円筒形状を呈する。このボディバルブ２５は、ストッパ３１とボディバルブ２５との軸方向間に圧縮した状態で配置された着座バネ３４により下方へ付勢されて、ボディバルブ２５の底部の下面が、ブッシュバルブ２４の底部の上面に加圧当接し、ボディバルブ２５の底部の中心に形成された弁口（開閉される流路の一例）３５が、導入口３２を介してコモンレール１内と連通するようになっている。
ボディバルブ２５の軸心には、プッシュロッド２６を軸方向に摺動自在に支持する摺動孔３６が形成されている。また、ボディバルブ２５の筒部の下端には、内外を貫通し、外周側が第１径方向穴３３に連通する第２径方向穴３７が形成されており、摺動孔３６の下端の燃料を第２径方向穴３７→第１径方向穴３３を介してリリーフ配管９に導くようになっている。

プッシュロッド２６は、ボディバルブ２５の中心部に形成された摺動孔３６によって軸方向に摺動自在に支持される円柱棒状のシャフトであり、プッシュロッド２６の下端には、円錐形状の弁体３８が形成されている。この弁体３８は、弁口３５の周囲の弁シート３９に着座することで、弁口３５を閉塞するものである。また、弁体３８は、弁口３５内の高圧燃料により、弁シート３９から離座する方向の力（開弁力）を受けるものであり、弁体３８が弁シート３９から離座することで、コモンレール１内の高圧燃料が、弁口３５→摺動孔３６の下部→第２径方向穴３７→第１径方向穴３３を介してリリーフ配管９に導かれる。
なお、この例では、プッシュロッド２６の先端部に直接弁体３８が形成される例を示すが、プッシュロッド２６と別体に設けられた弁体（ボール等）をプッシュロッド２６の先端で付勢して、弁体（ボール等）を弁シート３９に着座あるいは離座させるものであっても良い。
また、プッシュロッド２６の上部には、後述するアーマチャ４４が固定されている。

駆動手段２２は、プッシュロッド２６に軸方向の変位力（閉弁力および開弁力）を与えるものであり、バネ手段４１と電磁アクチュエータ４２で構成される。
バネ手段４１は、プッシュロッド２６の上端を下方へ付勢して、プッシュロッド２６に閉弁方向の付勢力を与える圧縮コイルスプリングであり、プッシュロッド２６の上部に形成されたバネ室４３内に圧縮された状態で配置される。

電磁アクチュエータ４２は、アーマチャ４４と、このアーマチャ４４を磁気吸引するソレノイド（電磁石）４５とで構成される。
アーマチャ４４は、略円盤形状を呈する磁性部材（例えば、鉄などの強磁性材料）であり、軸方向に摺動自在に支持されるプッシュロッド２６の上部に固定されて、プッシュロッド２６と一体に上下方向へ移動する。

ソレノイド４５は、アーマチャ４４を軸方向に磁気吸引することで、プッシュロッド２６に与えられる軸方向の変位力を可変するものである。具体的に、この図１に示すソレノイド４５は、通電量に応じてアーマチャ４４を開弁方向へ磁気吸引するものであり、通電により磁力を発生するコイル４６と、アーマチャ４４を通過する閉磁路を形成する磁路形成部材とを備える。
コイル４６は、樹脂ボビンの周囲に絶縁被覆が施された導線を多数巻回したものであり、図示しないコネクタおよび接続線を介してＥＤＵ４ｂ（具体的には減圧弁駆動回路）と電気的な接続が成され、ＥＤＵ４ｂから与えられる通電量（ＥＣＵ４ａの算出値）に応じた磁力を発生する。

磁路形成部材は、コイル４６の発生した磁力によりアーマチャ４４を軸方向（この実施例では、開弁方向）に磁気吸引する磁気吸引部４７と、アーマチャ４４の外周を覆い、アーマチャ４４との間にクリアランスＡを介して配置され、コイル４６の発生した磁力を径方向からアーマチャ４４と受け渡す磁気受渡部４８とを備える。
具体的に、磁路形成部材は、ステータ４９およびヨーク５０で構成される。

ステータ４９は、磁性部材（例えば、鉄などの強磁性材料）で形成されるものであり、ヨーク５０の上部にカシメにより固定される円盤部４９ａと、コイル４６の内部に差し込まれる棒状部４９ｂとを備える。そして、磁気吸引部４７は、棒状部４９ｂ（ステータ４９）の下端（アーマチャ４４と軸方向に対向する部分）に形成される。なお、上述したバネ室４３は、棒状部４９ｂ（ステータ４９）の下側の中心部に形成される。

ヨーク５０は、磁性部材（例えば、鉄などの強磁性材料）で形成される略筒形状を呈するものであり、コイル４６の外周を覆うコイル収容部５０ａと、アーマチャ４４の外周を覆うアーマチャ収容部５０ｂとを備える。そして、磁気受渡部４８は、アーマチャ収容部５０ｂの最内周（アーマチャ４４と径方向に対向する部分）に形成される。
そして、コイル４６が通電されて磁力を発生すると、ヨーク５０→アーマチャ４４→ステータ４９を通る閉磁路が形成され、コイル４６の発生する磁力に応じた磁気吸引力がアーマチャ４４と磁気吸引部４７との間（磁気吸引ギャップＢ）に生じて、アーマチャ４４に開弁方向の変位力が与えられる。

電磁アクチュエータ４２は、上述したように、コイル４６が通電されると、コイル４６の発生する磁力によってアーマチャ４４を開弁方向に磁気吸引するものであり、コイル４６に与えられる通電量が増えるに従って、プッシュロッド２６に与えられる閉弁方向の付勢力が低下するものである。
即ち、図１に示す減圧弁１１は、ソレノイド４５に与えられる通電量が少ないと閉弁方向の付勢力が強まり減圧弁１１の開弁圧が高く設定され、逆に、ソレノイド４５に与えられる通電量が多いと閉弁方向の付勢力が弱まり開弁圧が低く設定されるタイプである。
なお、図１に示す減圧弁１１とは逆に、ソレノイド４５に与えられる通電量が多くなるに従い、閉弁方向の付勢力が強まるタイプの減圧弁１１であっても良い。

（減圧弁１１の基本作動）
次に、減圧弁１１を開弁圧オープン制御により制御した場合の作動例を示す。
コモンレール１内の実レール圧ＰＣｉが、ＥＣＵ４ａにより設定された減圧弁１１の開弁圧（目標レール圧ＰＣ０）より上昇すると、駆動手段２２が弁体３８を着座させる閉弁力（バネ手段４１から電磁アクチュエータ４２の磁気吸引力を差し引いた軸方向力）より、弁口３５を介して弁体３８が受ける開弁力が勝り、弁体３８が弁シート３９より離座する。すると、コモンレール１内の燃料が弁口３５→摺動孔３６の下部→第１径方向穴３３→第２径方向穴３７を介してリリーフ配管９を通り、燃料タンク８内へ戻される。このように、コモンレール１内の燃料が減圧弁１１を介して排出されることで実レール圧ＰＣｉが下がる。
そして、コモンレール１内の実レール圧ＰＣｉが減圧弁１１の開弁圧（目標レール圧ＰＣ０）まで下がると、駆動手段２２が弁体３８を着座させる閉弁力が、弁口３５を介して弁体３８が受ける開弁力より勝り、弁体３８が弁シート３９に着座する。この結果、実レール圧ＰＣｉが減圧弁１１の開弁圧（目標レール圧ＰＣ０）に保たれる。

（目標レール圧ＰＣ０が上昇する場合）
目標レール圧ＰＣ０が上昇する場合、オープン制御によって減圧弁１１の通電量が減少し、減圧弁１１の閉弁力が高められることで、減圧弁１１の開弁圧が上昇した目標レール圧ＰＣ０に変更される。この時、目標レール圧ＰＣ０の上昇に伴ってＳＣＶ１２の開度が大きく制御されてサプライポンプ（高圧ポンプ）３の吐出量も増加される。

（目標レール圧ＰＣ０が下降する場合）
目標レール圧ＰＣ０が下降する場合、オープン制御によって減圧弁１１の通電量が増加し、減圧弁１１の閉弁力が下げられることで、減圧弁１１の開弁圧が下降した目標レール圧ＰＣ０に変更される。この時、目標レール圧ＰＣ０の下降に伴ってＳＣＶ１２の開度が小さく制御されてサプライポンプ（高圧ポンプ）３の吐出量も減少される。
目標レール圧ＰＣ０の下降直後は、実レール圧ＰＣｉが開弁圧（目標レール圧ＰＣ０）より高いため、減圧弁１１が直ぐさま自己開弁してコモンレール１内の圧力を目標レール圧ＰＣ０まで素早く下げる。
そして、実レール圧ＰＣｉが、目標レール圧ＰＣ０まで下がると減圧弁１１が直ぐさま自己閉弁する。

［実施例１の特徴］
実施例１の特徴を、先ず「実施例１の背景」を説明し、その後で「実施例１の解決技術」を説明する。
（実施例１の背景）
アーマチャ４４が軸方向に変位する際、アーマチャ４４の上側（磁気吸引部４７側）のバネ室４３の容積が変化する。このバネ室４３は、クリアランスＡを介して呼吸（容積変動）するものであり、クリアランスＡを燃料が流れることで、バネ室４３の容積が変化してアーマチャ４４が軸方向へ変位する。
なお、アーマチャ４４の下側（磁気吸引部４７とは異なる側）の空間は、ボディバルブ２５とプッシュロッド２６の隙間（以下、摺動クリアランスＣ）、およびブッシュバルブ２４とボディバルブ２５との隙間（以下、組付クリアランスＤ）を介して低圧側（摺動孔３６の下端および第１径方向穴３３および第２径方向穴３７の間）に連通しており、低圧側の燃料がアーマチャ４４の下側の空間に導かれるようになっている。

クリアランスＡは、コイル４６の発生した磁力が径方向で受け渡す部位である。このため、クリアランスＡが大きくなると、アーマチャ４４に与えられる磁力が低下して、アーマチャ４４の磁気吸引力（開弁方向の力）が低下する。このため、クリアランスＡは、大きくすることができない。
このように、クリアランスＡを大きくすることができないため、クリアランスＡによる燃料の流路面積が小さく、クリアランスＡを流れる燃料の流通抵抗が大きい。このため、バネ室４３の呼吸が妨げられる結果となり、アーマチャ４４およびプッシュロッド２６の応答性が阻害される。
また、アーマチャ４４の移動時に狭いクリアランスＡを通って燃料が流れるため、クリアランスＡを流れる燃料の流速が速く、アーマチャ４４の端面にエロージョンによる損傷が発生する可能性がある。

（実施例１の解決技術）
上記の問題点を解決する技術を、図１（ｂ）を参照して説明する。なお、以下では、減圧弁１１において不具合を解決する相違点のみを説明するものであり、他の部分は上述した従来構造の減圧弁１１と同じ構造のものである。
従来構造の減圧弁１１は、クリアランスＡを通る燃料のみによりバネ室４３の呼吸が行われるものであった。
これに対し、実施例１の減圧弁１１は、アーマチャ４４を含む可動部（この実施例では、アーマチャ４４＋プッシュロッド２６）に、アーマチャ４４の上側（磁気吸引部４７側）の端面からの呼吸通路５１を設けたものである。即ち、呼吸通路５１は、アーマチャ４４の上側の端面（上面）から、アーマチャ４４の下側（磁気吸引部４７とは異なる側）へ続く燃料通路である。

実施例１の呼吸通路５１は、プッシュロッド２６（アーマチャ４４の中心を軸方向に貫通して固定されたシャフトの一例）に形成されたものであり、プッシュロッド２６の上端から軸方向の途中（アーマチャ４４の下側）まで開成した中心穴５１ａと、アーマチャ４４の下側のプッシュロッド２６において径方向に開成した径方向穴５１ｂとからなり、中心穴５１ａと径方向穴５１ｂが連通して呼吸通路５１を成すものである。

このように、アーマチャ４４の上側と下側とを連通する呼吸通路５１がプッシュロッド２６に形成されて、バネ室４３（アーマチャ４４の磁気吸引部４７側の室内）の呼吸が呼吸通路５１を介して成される。この呼吸通路５１の通路面積を大きくしても、クリアランスＡを狭く保つことができる。即ち、クリアランスＡを狭く保ったまま、呼吸通路５１の通路面積を大きくすることができる。
このため、バネ室４３の呼吸のために流れる燃料の流通抵抗を小さくでき、バネ室４３の容積変動が容易となるため、可動子（アーマチャ４４およびプッシュロッド２６）の応答性を向上することができる。この結果、減圧弁１１の応答性を向上させることができ、実レール圧ＰＣｉが目標レール圧ＰＣ０より高い場合に、素早く実レール圧ＰＣｉを目標レール圧ＰＣ０に下げることができる。

また、呼吸通路５１を設けることにより、バネ室４３の呼吸のために流れる燃料の流速が遅くなり、アーマチャ４４の端面のエロージョンの発生を抑えることができる。これによって、減圧弁１１の長期信頼性を高めることができる。
さらに、従来構造の減圧弁１１のプッシュロッド２６に呼吸通路５１を設けるだけで済むため、減圧弁１１のコスト上昇を抑えることができる。

実施例２の減圧弁１１を図３を参照して説明する。なお、以下の実施例において、実施例１と同一符号は、同一機能物を示すものである。
減圧弁１１は、締結筒２３、ロッドガイド５２、プッシュロッド２６、ボール５３、シート部材５４および駆動手段２２を備える。
締結筒２３は、コモンレール１の端部に締結されるものであり、中心部にはロッドガイド５２およびアーマチャ４４を収容するガイド挿入穴５５が軸方向に形成されている。

締結筒２３の先端には、ロッドガイド５２の下端（後述するセンタリング外筒５８）およびシート部材５４が嵌め入れられる大径穴５６が軸方向に形成されている。この大径穴５６は、締結筒２３と同芯の円筒穴であり、その内部には、ロッドガイド５２の下端およびシート部材５４が嵌め入れられて、締結筒２３、ロッドガイド５２およびシート部材５４の３つのセンタリングが成されるようになっている。そして、締結筒２３の先端部をカシメることで、ロッドガイド５２およびシート部材５４が締結筒２３に固定される構造になっている。
締結筒２３の上側（ヨーク５０に近い側）には、コモンレール１に形成された雌ネジに螺合する雄ネジ２７が形成されている。

ロッドガイド５２は、締結筒２３の下端からガイド挿入穴５５の内部に組付けられ、プッシュロッド２６を軸方向に摺動自在に支持する摺動孔３６が形成された筒形状を呈する。
ガイド挿入穴５５の内周に挿入されるロッドガイド５２の外径寸法は、ガイド挿入穴５５の内径寸法より小径に設けられており、ガイド挿入穴５５の内周面とロッドガイド５２の外周面との間には、組付クリアランスＤが形成される。

ロッドガイド５２の下端の外周には、大径穴５６の内部に挿入され、外径寸法が大径穴５６の内径寸法に一致する円筒形状のセンタリング外筒５８が形成されている。このセンタリング外筒５８の軸心は、ロッドガイド５２の軸心と一致する。そして、センタリング外筒５８が大径穴５６の内周面に組み入れられることで、ロッドガイド５２が締結筒２３にセンタリングされる。

ロッドガイド５２の下端の内周には、摺動孔３６より大径の内穴５９が軸方向に形成されている。この内穴５９は、ロッドガイド５２と同芯の円筒穴であり、シート部材５４に形成された弁口３５を通過した燃料が流入する。この内穴５９から径方向に形成された第２径方向穴３７は、組付クリアランスＤを介して締結筒２３に形成された第１径方向穴３３を介してリリーフ配管９が接続される低圧通路と連通する。

プッシュロッド２６は、ロッドガイド５２の中心部に形成された摺動孔３６によって軸方向に摺動自在に支持される円柱棒状のシャフトであり、駆動手段２２による軸方向の変位力をボール５３に伝える伝達部材である。

ボール５３は、プッシュロッド２６の先端に形成された平面部（ボール押圧面）により、下方へ押し付けられて、シート部材５４の弁シート３９に着座するものである。なお、この例では、プッシュロッド２６の先端部に配置したボール５３（弁体の一例）が、弁シート３９に着座あるいは離座する例を示すが、ボール５３を廃止し、プッシュロッド２６の先端部に直接弁体を形成し、プッシュロッド２６が直接、弁シート３９に着座あるいは離座するものであっても良い。

シート部材５４は、略円盤形状を呈し、その中心部には、コモンレール１内と連通し、コモンレール１内の高圧燃料を内穴５９の内部に導く弁口３５（例えば、高圧燃料通路を成すオリフィス）が形成されている。
シート部材５４の上側で、弁口３５の周囲には、ボール５３が着座することで、弁口３５を閉塞するテーパ形状の弁シート３９が形成されている。そして、ボール５３が弁シート３９から離座することで、弁口３５が開かれて、コモンレール１内の高圧燃料が弁口３５→内穴５９→第２径方向穴３７→第１径方向穴３３を介してリリーフ配管９に導かれる。

シート部材５４の外径寸法は、締結筒２３の端部に形成された大径穴５６の内径寸法に一致するものであり、シート部材５４の外径部が大径穴５６の内周面に嵌め入れられる。なお、シート部材５４とロッドガイド５２の軸方向間に配置された符号６１は、リング円盤形状を呈したシムパッキンであり、シート部材５４とロッドガイド５２の軸方向に圧縮されて、シート部材５４と締結筒２３の隙間から燃料が内穴５９の内部に流れるのを防ぐものである。

シート部材５４における弁シート３９の周囲には、内穴５９の内部に挿入され、外径寸法が内穴５９の内径寸法に一致する円筒形状のセンタリング内筒６２が形成されている。このセンタリング内筒６２の軸心は、弁シート３９の軸心と一致する。そして、センタリング内筒６２が内穴５９の内周面に組み入れられることで、弁シート３９がロッドガイド５２にセンタリングされる。
即ち、シート部材５４のセンタリング内筒６２を、ロッドガイド５２の内穴５９の内周面に組み入れることで、摺動孔３６の軸心と、弁シート３９の軸心のセンタリングが成される。

また、シート部材５４がセンタリングされるロッドガイド５２のセンタリング外筒５８を、締結筒２３の大径穴５６の内周面に組み入れることで、摺動孔３６の軸心、弁シート３９の軸心および締結筒２３の軸心の３つのセンタリングが成される。
そして、締結筒２３に、ロッドガイド５２、シムパッキン６１、シート部材５４を組付けた後、締結筒２３の下端を軸方向内側にカシメることで、ロッドガイド５２、シムパッキン６１、シート部材５４が締結筒２３に固定される。
なお、ロッドガイド５２は、下端のセンタリング外筒５８のみで締結筒２３内に支持されるものであり、他の部分（ガイド挿入穴５５の内周に挿入される部分）は、組付クリアランスＤを介して締結筒２３と接触しないものである。これにより、コモンレール１に締結筒２３が締結されて締結筒２３が歪んでも、歪みが組付クリアランスＤで遮断されるため、摺動孔３６は歪まない。

駆動手段２２は、プッシュロッド２６を介してボール５３に軸方向の変位力（閉弁力および開弁力）を与えるものであり、バネ手段４１と電磁アクチュエータ４２で構成される。
バネ手段４１は、プッシュロッド２６の上部に固定されたアーマチャ４４を下方へ付勢して、プッシュロッド２６を介してボール５３に閉弁方向の付勢力を与える圧縮コイルスプリングであり、アーマチャ４４の上部に形成されたバネ室４３内に圧縮された状態で配置される。
バネ室４３の内部には、アーマチャ４４が上方に変位した際に、アーマチャ４４のリフト量を規制して、アーマチャ４４が磁気吸引部４７に当接するのを防ぐストッパ３１が配置されている。そして、バネ手段４１はストッパ３１の上部に形成されたバネ座とアーマチャ４４の間で圧縮され、アーマチャ４４を下方へ付勢している。

電磁アクチュエータ４２は、アーマチャ４４と、このアーマチャ４４を磁気吸引するソレノイド４５とで構成される実施例１と同様のものであり、アーマチャ４４の上方に磁気吸引部４７が設けられるとともに、アーマチャ４４の周囲にクリアランスＡを介して磁気受渡部４８が設けられる。
そして、実施例２のプッシュロッド２６には、実施例１と同様の呼吸通路５１が設けられている。このため、実施例１と同様の効果を得ることができる。即ち、可動子（アーマチャ４４およびプッシュロッド２６）の応答性を向上することができるとともに、アーマチャ４４の端面のエロージョンの発生を抑えることができる。

ここで、この実施例２の減圧弁１１は、プッシュロッド２６がリフトした状態（開弁状態）において、プッシュロッド２６の上端面と、ストッパ３１の下端面とが当接する構造であるため、減圧弁１１の開弁時にストッパ３１の下端面が呼吸通路５１の上側の開口（バネ室４３内における開口）を塞ぐ可能性がある。呼吸通路５１がストッパ３１で塞がれると、減圧弁１１の応答性が劣化する。
そこで、この実施例２では、図３（ｂ）に示すように、ストッパ３１の下端面に溝（この実施例では十字溝）６３を形成して、呼吸通路５１をストッパ３１が閉塞しないように設けられている。このように、ストッパ３１の下端面に形成した溝６３により、ストッパ３１が呼吸通路５１を閉塞しないため、減圧弁１１の応答性が劣化しない。

実施例３を図４、図５を参照して説明する。
上記の実施例１、２は、呼吸通路５１をプッシュロッド２６に形成した例を示した。
これに対して、実施例３は、呼吸通路５１をアーマチャ４４に形成したものである。
アーマチャ４４に形成される呼吸通路５１は、アーマチャ４４において軸方向に貫通する１つあるいは複数の貫通穴であり、アーマチャ４４の上側（磁気吸引部４７側）の端面（上面）から、アーマチャ４４の下側（磁気吸引部４７とは異なる側）の端面（下面）に連通する燃料通路である。なお、アーマチャ４４に形成される呼吸通路５１は、アーマチャ４４を通過する磁束密度を極力低下させない位置（例えば、中心側）に設けられている。
このように、アーマチャ４４に呼吸通路５１を設けても、バネ室４３の呼吸が容易になるため、実施例１と同様の効果を得ることができる。

次に、アーマチャ４４に設けられる呼吸通路５１の具体的な構成を、
φＤ１：複数の呼吸通路５１の中心軸を結んだ仮想円の直径寸法（以下、呼吸通路５１の配置径という）、
φＤ２：バネ手段４１（圧縮コイルスプリング）の外径寸法、
φＤ３：アーマチャ４４の外径寸法、
φＤ４：バネ室４３の内径寸法
として説明する。

ここで、アーマチャ４４の軸心は、プッシュロッド２６の軸心と一致する。
バネ室４３の軸心は、ガイド挿入穴５５の軸心と一致する。
バネ手段４１は、バネ室４３内の軸心に配置される円柱形状を呈するストッパ３１の外周に配置され、バネ手段４１の軸心はバネ室４３の軸心に略一致する。
呼吸通路５１は、アーマチャ４４に複数設けられ、各呼吸通路５１はアーマチャ４４の軸心を起点とする半径上に設けられる。
バネ室４３は、バネ手段４１の伸縮を阻害しないようにバネ手段４１の外周を覆うものであり、バネ室４３の内径寸法φＤ４は、バネ手段４１の外径寸法φＤ２より大きく設けられている（φＤ４＞φＤ２）。
さらに、ステータ４９とアーマチャ４４との対向面に磁気吸引部４７を形成するため、アーマチャ４４の外径寸法φＤ３は、バネ室４３の内径寸法φＤ４より大きく設けられている（φＤ４＜φＤ３）。

（実施例３の不具合１）
この実施例３のように、アーマチャ４４の上側のバネ室４３と、アーマチャ４４の下側のガイド挿入穴５５内（バルブ室）とを、アーマチャ４４に貫通形成した呼吸通路５１で連通させる構造を採用する場合、呼吸通路５１の磁気吸引部４７側（バネ室４３側）は、バネ室４３を区画するステータ４９またはバネ手段４１の端部によって塞がれてしまう可能性がある。

（実施例３の不具合２）
この実施例３のように、アーマチャ４４の上側のバネ室４３と、アーマチャ４４の下側のガイド挿入穴５５内（バルブ室）とを、アーマチャ４４に貫通形成した呼吸通路５１で連通させる構造を採用した場合、複数の呼吸通路５１の配置径φＤ１を大きくすると、アーマチャ４４における磁路面積が小さくなり、ソレノイド４５によるアーマチャ４４の磁気吸引力が低下する。
この磁気吸引力の低下を回避するには、アーマチャ４４における磁路面積の増加を図ることになる。しかし、磁路面積の増加のためにアーマチャ４４の外径寸法φＤ３を大きくすると、減圧弁１１の体格が大きくなってしまう。

（実施例３の特徴１）
そこで、この実施例３では、上記の不具合１、２を回避するために、呼吸通路５１が、バネ室４３を区画するステータ４９の内周面を径方向に跨ぐように開口しており、この呼吸通路５１の配置径φＤ１を、バネ手段４１の外径寸法φＤ２以上で、且つバネ室４３の内径寸法φＤ４以下の範囲内に設定している（φＤ２≦φＤ１≦φＤ４）。
これにより、呼吸通路５１を常にバネ室４３内と連通させることができ、呼吸通路５１を介して常にバネ室４３とガイド挿入穴５５内（バルブ室）とを連通させることができる。
また、呼吸通路５１の配置径φＤ１を、バネ室４３の内径寸法φＤ４以下に設けることで、各呼吸通路５１が磁路面積を小さくする不具合を回避できる。

（実施例３の特徴２）
一方、この実施例３では、上述したように、複数の呼吸通路５１がアーマチャ４４に形成される。この複数の呼吸通路５１は、配置径φＤ１の円周上に設けられるとともに、アーマチャ４４を軸方向から見て、軸心対称となるように配置される。具体的に複数の呼吸通路５１の中心軸は、上記仮想円上において同一間隔を隔てて配置（等間隔配置）されている。即ち、呼吸通路５１の数が２つの場合は１８０°間隔、３つの場合は１２０°間隔、４つの場合は９０°間隔に設けられる。呼吸通路５１の数が２つの例を、図５（ｂ）に示す。

このように、複数の呼吸通路５１を等間隔に設けたことで、アーマチャ４４の吸引バランスを呼吸通路５１が乱す不具合を回避できるとともに、呼吸通路５１の流れ抵抗がアーマチャ４４に与えるバランス乱れを回避できる。即ち、アーマチャ４４を駆動した際に、アーマチャ４４に傾斜や偏心が生じるのを回避することができる。この結果、アーマチャ４４の傾斜や偏心によってプッシュロッド２６に傾斜力が生じる不具合を回避できる。

［変形例］
上記の実施例では、開弁圧や流体流量を調整するバルブ装置（実施例では減圧弁１１）の電磁アクチュエータ４２に本発明を適用する例を示したが、開弁と閉弁が切り替えられるバルブ装置の電磁アクチュエータに本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、電磁アクチュエータ４２がプッシュロッド２６を駆動する例を示したが、電磁アクチュエータ４２が弁体（例えば、スプール弁のスプール等）を駆動するものであっても良い。
上記の実施例では、バルブ装置（実施例では減圧弁１１）に搭載される電磁アクチュエータ４２に本発明を適用したが、バルブ装置以外（例えば、産業用ロボット等）の電磁アクチュエータに本発明を適用しても良い。

減圧弁の断面図および電磁アクチュエータの可動部（アーマチャ＋プッシュロッド）の要部断面図である（従来例および実施例１）。 コモンレール式燃料噴射装置の概略図である。 減圧弁の断面図およびストッパの下端面に設けた溝を示す図である（実施例２）。 減圧弁の断面図および電磁アクチュエータの可動部（アーマチャ＋プッシュロッド）の要部断面図である（実施例３）。 減圧弁の要部断面図およびアーマチャの軸方向から見た断面図である（実施例３）。

符号の説明

１ コモンレール
１１ 減圧弁（バルブ装置）
２２ 駆動手段
２６ プッシュロッド（シャフト）
３５ 弁口（流路）
４１ バネ手段（圧縮コイルスプリング）
４２ 電磁アクチュエータ
４３ バネ室
４４ アーマチャ
４６ コイル
４７ 磁気吸引部
４８ 磁気受渡部
４９ ステータ
５１ 呼吸通路
Ａ クリアランス

Claims (8)

1. 通電により磁力を発生するコイルと、軸方向に変位可能に支持される磁性部材よりなるアーマチャと、前記コイルの発生した磁力により前記アーマチャを軸方向へ磁気吸引する磁気吸引部と、前記アーマチャの外周を覆い、前記アーマチャとの間にクリアランスを介して配置され、前記コイルの発生した磁力を径方向から前記アーマチャと受け渡す磁気受渡部とを備える電磁アクチュエータにおいて、
   前記アーマチャを含む可動部には、
   前記アーマチャの前記磁気吸引部側の端面からの呼吸通路が設けられたことを特徴とする電磁アクチュエータ。
2. 請求項１に記載の電磁アクチュエータにおいて、
   前記呼吸通路は、前記アーマチャの中心を軸方向に貫通して固定されたシャフトに形成されたことを特徴とする電磁アクチュエータ。
3. 請求項１に記載の電磁アクチュエータにおいて、
   前記呼吸通路は、前記アーマチャにおいて軸方向に貫通して形成されたことを特徴とする電磁アクチュエータ。
4. 請求項３に記載の電磁アクチュエータにおいて、
   前記呼吸通路の前記磁気吸引部側は、バネ室を区画するステータの内周面を径方向に跨ぐように開口することを特徴とする電磁アクチュエータ。
5. 請求項４に記載の電磁アクチュエータにおいて、
   前記呼吸通路は、複数設けられるものであり、
   前記複数の呼吸通路の中心軸を結んだ仮想円の直径寸法をφＤ１、
   前記アーマチャに付勢力を与える圧縮コイルスプリングの外径寸法をφＤ２、
   前記バネ室の内径寸法をφＤ４とした場合、
   φＤ２≦φＤ１≦φＤ４
   の関係を満足することを特徴とする電磁アクチュエータ。
6. 請求項３〜請求項５のいずれかに記載の電磁アクチュエータにおいて、
   前記呼吸通路は、複数設けられるものであり、
   前記複数の呼吸通路の中心軸は、前記複数の呼吸通路の中心軸を結んだ仮想円上において等間隔に配置されていることをことを特徴とする電磁アクチュエータ。
7. 請求項１〜請求項６のいずれかに記載の電磁アクチュエータにおいて、
   この電磁アクチュエータは、流路の開閉あるいは前記流路を通過する流体の流量調整を行う弁体を軸方向へ駆動することを特徴とする電磁アクチュエータ。
8. 請求項１〜請求項７のいずれかに記載の電磁アクチュエータにおいて、
   この電磁アクチュエータは、コモンレール式燃料噴射装置において高圧燃料を蓄えるコモンレールの実レール圧を減圧調整可能な減圧弁の駆動手段であることを特徴とする電磁アクチュエータ。
   

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